近年來(lái),氫能因其燃燒性能好、熱值高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”,得到了廣泛的研究。電催化水分解生產(chǎn)“綠氫”,特別是采用堿性電解槽,可實(shí)現(xiàn)零碳排放,且氫氣純度高,為改變能源現(xiàn)狀提供了有效途徑。但目前HER仍存在催化劑活性低、依賴貴金屬、成本高等瓶頸。
化工學(xué)院張永超副教授、朱曉東教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了由無(wú)定形FeOOH誘導(dǎo)Pt單原子和簇分布的高效HER催化劑(Pt/FeOOH@NiFe LDHs)。Pt含量為2 wt %的Pt/FeOOH@NiFe LDHs具有超低HER過(guò)電位和高穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)和DFT計(jì)算表明,F(xiàn)eOOH有利于*H2O的吸附和活化,而Pt單原子和簇在H2的形成和解吸中起關(guān)鍵作用,協(xié)同加速HER動(dòng)力學(xué)。本研究為Pt單原子、簇/FeOOH協(xié)同活性位點(diǎn)的構(gòu)建提供了有效的策略,有助于實(shí)現(xiàn)高效的工業(yè)電催化水分解。相關(guān)工作以“Construction of Pt Single-Atom and Cluster/FeOOH Synergistic Active Sites for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊ACS Catalysis, 2024, 14, 7867-7876(影響因子12.9,中科院1區(qū))。張永超副教授和2021級(jí)碩士生趙明慧為論文共同第一作者,通訊作者為張永超副教授、朱曉東教授以及天津大學(xué)鄒吉軍教授。青島科技大學(xué)為第一作者及通訊作者單位。

ACS Catalysis 2024, 14, 7867-7876.
同時(shí),我們?cè)趪?guó)際知名期刊《Nano Energy》(影響因子17.6,中科院1區(qū))上發(fā)表題為“Recent Advances in Single-Atom Catalysts for Acidic Electrochemical Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide”的綜述文章。系統(tǒng)地總結(jié)了近年來(lái)單原子催化劑應(yīng)用于酸性氧還原制過(guò)氧化氫的研究進(jìn)展。介紹了一些貴金屬和非貴金屬單原子(SACs)用于酸性O(shè)RR制過(guò)氧化氫,詳細(xì)介紹了SACs的合成、表征和催化機(jī)理。重點(diǎn)介紹了一些重要的活性描述符,特別是對(duì)關(guān)鍵含氧中間體結(jié)合能的調(diào)控方法。最后,提出了利用SACs進(jìn)行酸性O(shè)RR制過(guò)氧化氫研究的挑戰(zhàn)和展望。本文綜述有助于了解SACs在過(guò)氧化氫電合成中的重要作用,并為設(shè)計(jì)更有效的催化劑提供了幫助。2021級(jí)碩士生張倩和中石化石油化工科學(xué)研究院鄭路凡博士為論文共同第一作者,通訊作者為張永超副教授和朱曉東教授,青島科技大學(xué)為唯一通訊作者單位。

Nano Energy 2023, 116, 108798.
以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金,山東省自然科學(xué)基金,泰山學(xué)者項(xiàng)目和催化材料與反應(yīng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acscatal.4c01133
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108798